本章学习重点：
了解农兽药的一般知识；
基本掌握农药兽药残留分析中提取、净化、样品的衍生化及农药兽药残留分析方法原理和分析要求。
14.1概述
14.1.1农药
农药是指用于防治危害农牧业生产的有害生物(害虫、害螨、线虫、病原菌、杂草及鼠类等)和调节植物生长的化学药品。最早的农药指的是用于杀害作物寄生虫的化学品，包括天然的和合成的。
我国常用农药按照成分和来源分，有矿物源农药(无机化合物)、生物源农药(天然有机物、抗生素、微生物)及化学合成农药三大类；按照防治对象分，有杀虫剂(Insecticides)、杀螨剂(Acaricides)、杀线虫剂(Nematocides)、杀菌剂(Fungicides)、除草剂(Herbicides)、杀鼠剂、植物生长调节剂、杀软体动物剂等。生物农药相对较少，且比较安全，人们关心更多的是化学农药。
杀虫剂的分类通常有五类：有机磷化合物(Organophosphorus Compounds)、有机氯化合物(Organochlorine Compounds)、合成除虫菊酯(Pyrethroids)、氨基甲酸酯(Carbamates)和苯甲酰脲(Benzoylureas)。另外还有有机锡化合物如苯丁锡(Fenbutation)和生长调节剂如灭蝇胺(Cyromazine)等。
从商业角度看，有机磷化合物是最重要的一类，然后是合成除虫菊酯和氨基甲酸酯，有机氯和苯甲酰脲(Benzoylureas)的重要性相对较小。有机氯使用量减少的原因主要是世界范围内对滴滴涕（DDT）、艾氏剂(Aldrin)、狄氏剂(Dieldrin)、异狄氏剂(Endrin)等的禁用，而苯甲酰脲(Benzoylureas)是后来引入的。果蔬中使用农药最多(38.9％)，然后是棉花、稻谷和玉米(分别为22.8%、16.1%和9.4％)。稻谷用农药的93％在亚洲，从而使亚洲成为农药的最大消费者。
有机磷杀虫剂(Organophosphorus Insecticides)最早于1937年在德国的巴伐利亚合成，因为毒性大，所以是二次世界大战时作为化学武器开发的。1944年，发现了杀虫剂对硫磷(Parathion)，虽然其毒性高，由于效果显着，在环境中降解迅速，还是得到了广泛的应用。有机磷农药是我国使用量最大的一类农药，其中敌百虫［O，O-二甲基(2，2，2-三氯-1-羟基乙基)磷酸酯］因用途广泛在农林植保、水产养殖甚至卫生害虫控制上长期大量使用，但这类农药由于毒性较大，对环境的影响及其对农产品与食品的安全性问题也一直令人担忧。
二氯二苯基三氯乙烷(滴滴涕，Dichlorodiphenyltrichloroethane，DDT)是最早的合成农药和有机氯化合物（1939年），随后很快就出现了许多同族化合物如林丹(Lindane，1942年)、艾氏剂(1948年)、狄氏剂(1949年)和异狄氏剂(Endrin，1951年)。该族化合物的特点是对多数昆虫效果好且长和亲脂性。最初这些特点对杀虫剂而言很理想，后来却发现，它们在环境中持久存在，并累积在食物链中。虽然不会致死，但是它们对很多野生物种的授精和繁殖都有直接或间接的影响。因此，自1973年起DDT和有机氯化合物逐渐被禁止在农业和严格限制在人类疾病载体上使用。从20世纪80年代中期开始，世界各国禁止在农业上使用DDT，我国1983年开始禁用DDT。
在所有农药中，除草剂对脊椎动物的毒性最小。由于除草剂作用的机理是与蔬菜的生化过程相互作用，所以对动物没有毒性。使用除草剂的主要问题是一些除草剂可能滤过土层污染地下水。
使用农药的食品和原料销售时，其残留量必须低于法定限值。从法律角度看，残留不仅指农药活性成分本身，也指其中的有毒杂质和代谢及降解产物。水果蔬菜中的农药残留量取决于收获时的沉积量和消失速率。
农药的亲脂性很强，作用的方式取决于它能否穿透植物，因此，施药后触杀形的药物在植物表面的腊层和表皮扩散，传导性的药物则进一步向植物内部渗透。
药物如果透入植物内部，将按不同的酶作用途径降解；如果停留在植物的表面层，则主要根据环境的条件减少，如雨水冲刷、蒸发、水果蔬菜表面水分蒸发时共蒸馏或光降解。这些降解过程产生的残留减少是“真实的”，而在生长阶段由于果实重量的增加使得残留被稀释，其残留量的减少是“表观的”。
一些加工食品如葡萄酒是葡萄汁发酵而成，另有一些加工食品如水果干则需要浓缩脱水制得。如果食品加工过程不能减少残留量，反而进行浓缩等操作，那么终产品可能会比鲜果具有更高的农药残留。
根据农业部公告，六六六（BHC）、滴滴涕（DDT）、毒杀芬（Strobane）、二溴氯丙烷（Dibromochloropropane）、杀虫脒（Chlordimeform）、二溴乙烷（EDB）、除草醚（Nitrofen）、艾氏剂（Aldrin）、狄氏剂（Dieldrin）、汞制剂（Mercury Compounds）、砷（Arsenide）、铅（Plumbum Compounds）类、敌枯双、氟乙酰胺（Fluoroacetamide）、甘氟（Gliftor）、毒鼠强（Tetramine）、氟乙酸钠（Sodium Fluoroacetate）、毒鼠硅（Silatrane）、甲胺磷、对硫磷、甲基对硫磷、久效磷和磷胺等全面禁止使用。禁止在蔬菜、果树、茶叶、中草药材上使用的农药有：甲拌磷（Phorate）、甲基异柳磷（Isofenphos-methyl）、特丁硫磷（Terbufos）、甲基硫环磷（Phosfolan-methyl）、治螟磷（Sulfotep）、内吸磷（Demeton）、克百威（Carbofuran）、涕灭威（Aldicarb）、灭线磷（Ethoprophos）、硫环磷（Phosfolan）、蝇毒磷（Coumaphos）、地虫硫磷（Fonofos）、氯唑磷（Isazofos）和苯线磷（Fenamiphos）。三氯杀螨醇（Dicofol）、氰戊菊酯（Fenvalerate）禁止在茶树上使用。禁止氧乐果（Omethoate）在甘蓝上使用。禁止特丁硫磷（Terbufos）在甘蔗上使用。禁止丁酰肼（Daminozide）在花生上使用。
14.1.2兽药
兽药也称兽用药或动物用药，狭义指家畜家禽用药，广义指防治除人类以外所有动物疾病及促进其生长繁育的药品。按照作用可分类为一般疾病防治药，传染病防治药，体内、体外寄生虫病防治药和促生长药等四类。除防治传染病的生化免疫制品(菌苗、疫苗、血清、抗毒素和类毒素等)及畜禽特殊寄生虫病药和促生长药等专用兽药外，均与人药相同，只是剂量、剂型和规格有所区别。按照化学结构可分为磺胺类、阿维菌素类、四环素类、苯并咪唑类、氯霉素类、β-内酰胺类、喹诺酮类、硝基呋喃类、硝基咪唑类、氨基糖苷类、激素类、兴奋剂类和甲状腺抑制剂类等。
抗微生物药物和抗生素包括磺胺类、内酰胺类、四环素类、氨基糖苷类、大环内酯类、喹啉和氟代喹啉等，有选择性地抑制致病微生物的生长，尤其是细菌。促进生长的抗生素在低浓度下对于食品是安全的，因为使用的量与治疗相比相当低。然而，这些药物成分对某些细菌产生抗药性的研究成关注的焦点，导致了在动物饲料中禁止一些特定成分作为生长促长剂使用（如杆菌肽锌，螺旋霉素，泰乐菌素磷酸盐）。此外，人类（和动物）的健康受到抗药性细菌（沙门氏菌等）的威胁，导致了对类似药物（如氧喹诺酮）关注的增加。
近年来发现具有广谱抗菌活性的磺胺类药物在动物体内的残留现象很严重，如果人摄入超过限量的动物性食品，对人体可产生毒害作用，甚至引起超敏反应和造血系统反应。
激素在动物的生长过程中起重要作用，能促进肌肉组织生长。将激素类药物植入动物耳朵根部，能提高动物的新陈代谢，从而使饲料利用率提高并促进动物生长。屠宰时丢掉耳朵，可防止药物残留造成食品污染。
镇静剂和β-兴奋抑制剂常常被非法使用，用于减缓动物在运输或屠宰前的压力，尤其是猪。使用这些成分使肉类产品的品质变差。在一些欧洲国家，这类药物被禁用作饲料添加剂。
兽药残留(Veterinary Drug Residues)是指给动物使用兽药或饲料添加剂后，药物的原形及其代谢产物蓄积或储存于动物的细胞、组织、器官或可食性产品（如蛋、奶）中，简称兽药残留。人体若长期摄入含兽药残留的动物性食品，会导致药物在体内蓄积，药物达到一定浓度后，就会对人体产生毒性作用，如对肾脏的损害等。
14.2农药兽药残留分析步骤
食品中农药兽药残留的分析步骤为：采集具有代表性的样本，提取样本中的残留农药兽药，对提取物进行净化处理（有时需要对待测物进行进一步的衍生化处理），采用相应的仪器和方法对样品进行定性定量分析，最后进行确证分析。
农药兽药残留分析主要依赖现代分析仪器和免疫学方法的发展。分析方法主要有气相色谱法、液相色谱法、离子色谱法、气相色谱-质谱法、液相色谱-质谱法、毛细管电泳法免疫学分析法等。不同种类动物的食物构成和组成成分不同，如家禽和牛的肌红蛋白和脂肪含量存在差异，这些变化会影响分析方法的回收率或干扰检测，因此一种动物组织的残留分析方法对其他动物组织样品不一定适用。
为了消除基质干扰，保护仪器，提高检测方法的灵敏度、选择性、准确度、精密度，需对样品进行预处理。样品预处理是食品分析很重要的环节，在农兽药残留分析中也占有很大的工作量，耗时可达整个分析过程的一半以上。“样品制备与预处理”的目的和方法已在第三章中进行了较系统的说明，因为农药兽药残留量处于很低的数量级，因此样品的制备和预处理显得尤为重要，这里针对分析的要求作具体说明。
14.2.1样品采集、制备与预处理
农药兽药残留分析的样品主要是各种食用组织（肌肉、脂肪、肝、肾、皮、血液、蛋、奶及其加工食品）。活体检测中一般采集血浆、尿液和粪便；屠宰场主要采集某种药物的靶组织及其他高浓度的样本，如肝、肾、胆汁、注射部位的组织等。对动物组织，分取一个完整解剖部分，如一个肝叶或一侧完整的肾，小动物应取完整的脏器。
样品预处理的要求：对于食品加工原料，需除去蔬菜、水果腐烂的叶和肉，除去水果的皮和核，除去坚果壳，除掉玉米壳和穗轴，除去蛋壳，除去鱼的头、尾、翅、鳞、内脏和非食用的鱼骨。对于加工食品产品，一般按照原样制备实验室样品，如浓缩、脱水等。
血液分为血清（Serum)、血浆(Plasma)、血细胞和全血(Whole Blood)。血浆和血清的化学成分与组织液相近，测定血浆或血清中药物浓度，比全血更能反映作用部位药物浓度的变化，测定方法一般可互相通用。因为从抗凝血制备血浆的速度较快，并且分离出的血浆量比血清多，所以应用血浆比较方便；若血浆中含有抗凝剂对测定有影响，则应使用血清样品。通常药物在血浆中均与血浆蛋白（白蛋白、球蛋白、糖蛋白、脂蛋白）发生一定程度的结合，一些药物的蛋白结合率甚至可达90%以上。因此在萃取之前，必须将结合态的药物分离出来。
奶是一种复杂的非均相体系。非解离性的或极性较低的药物易由血浆向奶中扩散，导致奶中残留。与血浆样品类似，奶中的药物可与蛋白质结合。
禽蛋由蛋黄和蛋清组成。与蛋清比较，蛋黄基本上为疏水性环境，低极性药物的残留较多。如果需要分别测定蛋黄和蛋清中的残留，应将刚产出后的蛋进行蛋黄和蛋清分离，避免药物由蛋黄向蛋清扩散。与尿液类似，蛋成分的pH值变化范围大，分析前需调节pH值。
肝或肾组织为代谢或排泄器官，消除缓慢，残留物浓度高，常被用作残留检测的靶组织。
药物在体内经第二相代谢反应之后，常形成葡萄糖苷酸及硫酸酯等结合物。以结合状态存在的药物大多存在于尿中，也存在于肝脏和血液中。倘若需测定这种呈结合状态药物的浓度，直接测定上述体液。若欲测定母体药物的浓度，则必须先将结合物水解。可用无机酸和酶水解。常用的酶为β-葡萄糖苷酸酶(β-glucuronidase)或芳基硫酸酯酶(Arylsulfatase)，前者可水解药物的葡萄糖醛酸苷，后者水解药物的硫酸酯。两种酶混合可将生物样品中药物的葡萄糖醛酸苷及硫酸酯同时水解。
生物样品如肝脏、肾脏、血浆等含有大量的蛋白质，它们能结合药物，因此，通常要先去蛋白，选择蛋白质分离方法时应考虑该方法是否会导致生物样品中的药物发生分解或影响药物的提取。